【原创】利用氢冶金和电弧熔分提取赤泥中的铁


来源:中国粉体网   昧光

[导读]  12月18日,中国粉体网将在山东淄博举办“2026第二届全国赤泥综合利用技术创新与发展论坛”,上海大学(浙江)高端装备基础件材料研究院陆晓杰工程师作《利用氢冶金和电弧熔分提取赤泥中的铁》专题报告。

中国粉体网讯 赤泥中有价组分丰富,含有铁、铝、钠、钙、钛等多种有价成分。其中,最多的是铁元素。


赤泥中铁元素一般以赤铁矿、少量针铁矿和磁铁矿形成存在于赤泥中,其占比通常可达30%(w)左右。这些氧化铁具有磁性和还原性,能够在适当的工艺条件下用于冶金和材料制备。


赤泥提铁技术现状


目前,全球围绕赤泥绿色综合利用已形成3大主流技术体系:物理分选法、高温冶金法和湿法提取法。


物理分选法主要基于铁的磁性进行分离,具有工艺简单、成本较低的特点,但对铁品位和回收率的提升较为有限,适用于高铁赤泥的预处理;高温冶金法通过在高温条件下将铁氧化物还原为金属铁或磁性铁矿物,再经磁选实现高效分选,获得的铁精矿品位高,尤其适用于低铁赤泥,但存在能耗高、设备复杂的问题;湿法提取法则利用酸碱溶液选择性浸出铁,再经沉淀或电解回收,具有回收率高的优点,但酸碱消耗量大、废液处理难度高。


还原焙烧-磁选作为当前赤泥提铁领域公认的主流技术路线,有机融合了火法还原与物理分选的优势,通过“化学改性+物理分离”的策略,有效增强了赤泥中铁矿物的磁性,显著提高了铁的回收率。


不过,当前针对赤泥提铁的工艺研究已取得一系列进展,但普遍存在铁品位提升有限、流程复杂或能耗较高等问题。


“氢气还原-电弧熔分”赤泥选铁


为实现赤泥中铁资源的高效清洁回收,针对氧化铝工业产生的大宗危险固体废弃物——赤泥所面临的资源化难题,陆晓杰等提出了一种“氢气还原-电弧熔分”相结合的新型处理工艺。


山西某堆场拜耳法赤泥:(a)赤泥堆;(b)赤泥


以拜耳法赤泥为原料,系统研究了在氢气气氛下,还原温度(500~1100℃)对铁氧化物相变行为及金属化率的影响。结果表明,赤泥中Fe2O3的氢气还原路径遵循Fe2O3→Fe3O4→Fe的逐步转化过程,其中Fe3O4还原为金属铁为主控吸热反应,其反应速率峰值出现在约760℃。还原温度是决定金属化率的关键因素,在1100℃下还原2h后,金属铁含量达到42.9wt%,对应金属化率为91.5%。


赤泥微观形貌及能谱图


微观结构分析表明,在1100℃下金属铁颗粒经表面扩散与晶界扩散发生显著烧结,形成连续多孔的铁相网络,属于固态烧结中期的典型特征。该相互连接的铁结构极大缩短了后续熔分过程中铁液滴聚合所需的扩散距离。通过对还原产物在1800℃进行电弧熔分,成功实现了铁与渣的高效分离,并获得铁纯度高达98.000wt%的重熔铁产品。本研究为赤泥的大规模资源化利用及低碳冶金提供了一条绿色、高效的新途径。


不同温度下氢气还原后的赤泥


12月18日,中国粉体网将在山东淄博举办“2026第二届全国赤泥综合利用技术创新与发展论坛”上海大学(浙江)高端装备基础件材料研究院陆晓杰工程师《利用氢冶金和电弧熔分提取赤泥中的铁》专题报告,分享氢气还原-电弧熔分技术,现场交流赤泥提铁新技术和实践经验。


专家介绍



陆晓杰,工学硕士,材料研发工程师,研究方向为铁矿粉电解提铁、稀土螺纹钢以及赤泥提铁与综合利用。


参考文献:

陆晓杰:利用氢冶金和电弧熔分提取赤泥中的铁,上海大学(浙江)高端装备基础件材料研究院

费小芹:赤泥综合利用途径与现状分析,山东省生态环境规划研究院

楚少龙:低品位赤泥悬浮焙烧还原-磁选提铁及铁铝分离,安徽工业大学


(中国粉体网编辑整理/昧光)

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